电力调度自动化系统微服务改造技术研究

电力调度自动化系统微服务改造技术研究

陈辰

国网江西省电力有限公司赣州供电分公司 , 江西赣州 341000

摘要：电力调度自动化系统一般分为厂站端和主站端。其中，主站端主要安装于调度侧，厂站端，则安装于各发电厂及变电站节点处，安装于变电站的又称为变电站综合自动化系统。根据传统电力调度自动化系统的缺点提出了一种微服务改造技术。本文针对传统电力调度自动化系统中所存在的问题、微服务架构改造难点以及改造技术的技术路线及应用进行简要分析。

关键词：电力调度；自动化系统；微服务

引言：

电力系统调度自动化是为电力系统调度自动化系统提出系统功能规划和技术装备配置方案的一项系统设计，是电力系统设计的组成部分。电力系统调度自动化基本功能包括：数据采集与监视控制、自动发电控制和经济调度控制和安全分析。随着电力调度自动化系统调管的设备持续增加，传统的电力调度自动化系统满足不了相应的一些需求。因此，要进行电力调度自动化系统微服务改造。

1. 电力调度自动化系统概念

电力调度自动化系统是电力系统设计的组成部分。此设计应按照电力系统的发展规划以及调度管理体制和调度职责进行分工，将电力系统特点具体分析，从电力系统运行需要和基本条件出发。在此基础上设计出一套可靠、实用且经济便于发展的方案和具体实施步骤。电力调度自动化系统包括厂站和主站两个部分。其中厂站就相当于金字塔底端，数量较多、内容繁杂且分布范围较广。变电站主要负责遥测、遥信、遥控等数据，实时发给主站。与此同时，还应接收主站所发出的命令。整体可以看做是“八爪鱼”，位于终端，收集信息进而执行命令。调度主站就像是我们的大脑，它会将收集到的信息汇集起来，将所有数据进行对比，潮流计算，判断电网是否稳定，以及调度计划是否合理，是否存在没有显露出的不稳定电压或频率，在理想状态时其发出的功是否与消耗的功一样。将整个电网电压及频率控制在稳定范围。

2. 微服务的架构及改造难点

1. 技术要求高

目前，微服务以及云平台的改造不断完善、深化，在平台化的基础功能上，不但有服务发现、配置、管理等内容，还有微服务机构中的监控、流量控制等一些相对比较高级的治理功能。在微服务架构下的监控问题主要分为三个方面：第一，监控配置维护成本高。一个在线系统约有106个模块，且每个模块都应添加端口监控，日志监控还有自定义监控；各种监控指标，聚合指标，报警阈值以及备注说明也都不是完全相同的；如此多的内容，怎样确保是否有效、生效、完整。第二，更多的第三方依赖。第三，服务故障定位成本高。总体来说，这些对开发、运维等相关技术人员的技术要求都是非常高的。

2. 跨语言交互难

大部分的微服务平台都通过Java语言进行开发，然而传统的电力调度自动化系统更多的使用C语言进行开发。这就导致了关键问题即如何将两种语言进行调用。所有语言都能和 C进行交互，因此，所有语言之间也都可以进行交互。主要因为C其实有两个层面的意思，一是C的语言，二是C的binary interface。基本上 C 的 binary interface就是机器语言的design pattern。所以，本质上是所有语言都以机器语言为媒介，但是可以认为是以 C 为媒介。在计算机语言中相互通讯的机制有很多，可以将其分为两大类：第一，基于统一标准。在程序间通讯，任何一种语言都可以把自己的调用请求转化为标准所指定的协议或编码格式，并发送给另外一个语言的程序，然后再按照这种标准进行解析处理。第二，基于语言特定标准。这种标准主要局限于特定的语言间交互。

3. 代码改造量大

将传统的电力调度自动化变换成微服务必须进行微服务接口、根据规范和微服务管理平台进行交互进而实现服务管理。这很容易引起开发人员改造意愿低且实用化有较大难度的情况。在进行微服务改造时，进行语言交互同时要对代码进行修改。此过程所要改造的代码量极其多，需要专业技术人员进行代码修改，将计算机语言互通部分进行改造。

3. 电力调度自动化系统应用微服务改造技术路线与应用

1. 电力调度自动化系统应用微服务改造技术路线

电力调度自动化系统应用微服务改造采取基于边车模式的改造技术路线，即通过为电力调度自动化系统的应用开发、部署便车模块，进而实现微服务架构中监控、服务注册等各种治理功能，并且和传统的应用通过平台进行通信。首先，开发部署。为电力调度自动化系统开发边车模块并部署边车实例。并且把边车实例和应用实例安置在相同服务器上。电力调度自动化系统还具有自治性及内聚性。在传统的应用中，基本都是采用C语言进行开发，在不同服务器上进行部署，而边车模块采用Java语言微服务进行开发，在相同服务器上进行部署。其次，进行服务管理。边车会在应用开启时自动实现服务注册步骤，向客户端提供调用接口并实现治理功能。边车实例需要和应用实例共同创建及销毁且所有功能客户端只可以通过边车的接口访问。最后，进行服务交互。在平台网络中间件等技术基础上应用边车开始通信。客户端将服务请求发送给边车；边车将其转换为对象进而使用序列化技术转换成二进制报文，边车再将其发到应用上；应用接收并处理将处理后的文件返回边车；边车通过接口发送到客户端。

2. 电力调度自动化系统应用微服务改造技术应用

1.计算分析应用微服务改造框架

微服务改造主要由微服务管理框架、多个电力系统分析微服务以及电力调度系统相关平台共同组成。其中一个边车和电力系统分析共同组成电力系统分析微服务。微服务架构能够使整个系统的分工更加明确，责任更加清晰，每个人专心负责为其他人提供更好的服务。不过虽然处理掉了许多旧问题，同时也引入了新的问题：第一，微服务架构整个应用分散成多个服务，定位故障点非常困难。第二，稳定性下降。服务数量变多导致甚至其中一个服务大概率出现故障，而且一个服务故障也许会导致整个系统挂掉。在大访问量的生产场景下，故障总是会出现的。第三，服务数量非常多，部署、管理的工作量很大。第四，在开发方面：如何保证各个服务在持续开发的情况下仍然保持协同合作。第五，测试方面：服务进行拆分后，绝大部分都会涉及多个服务。原本单个程序的测试变为服务间调用的测试。测试会变得更繁杂。

2.计算分析应用微服务交互流程

微服务交互流程主要包括四个步骤：第一，客户端将服务请求发送到边车；第二，边车转换报文为对象，进而运用序列化技术将其转换成二进制形式，再通过中间件接口给电力系统分析应用发送转换完成的报文；第三，应用接受请求进行分析、处理，产生返回给边车形式的报文进行返回；第四，边车把返回来的报文进行反序列处理传送回客户端。在此过程中，客户端要求发送与边车接口相符的报文。

结论：

综上所述，电力调度自动化系统在电力企业中主要工作为采集和监控数据信息。将采集出的数据再进行分析、整理，从而为电力企业的决策提供科学的信息。由于传统的电力调度自动化系统存在许多不足之处，因此，本文将其与基于微服务架构的电力调度自动化系统加以对比并进行改造创新。在传统电力调度自动化系统的基础上探究微服务改造技术。

参考文献：

[1]夏晨,孙超,徐晓亮.一种电力调度自动化系统微服务改造技术[J].工业控制计算机,2021,34(01):93-95.

[2]刘峰.电力调度自动化的应用与优化分析[J].集成电路应用,2021,38(01):174-175.